QFN封裝的焊接品質

QFN (Quad Flat No leads，四方平面無引腳封裝)目前有越來越普遍的趨勢，它的優點是體積小，足以媲美 CSP (Chip Scale Package)，而且成本也便宜，生產良率高，還能為高速和電源管理電路提供更佳的共面性以及散熱能力等優點。此外，QFN封裝不必從兩側引出接腳，因此電氣效能更勝引線封裝必須從側面引出多隻接腳的SO等傳統封裝。

盡管 QFN 有這麼多的優點，但它卻給電路板組裝廠帶來不少的焊接品質衝擊，因為 QFN 為無引腳設計，一般很難從其外觀的焊錫點來判斷其焊錫性是否良好，雖然 QFN 的封裝側面仍留有焊腳，但幾乎都是 Leaf frame(導線架)的切斷面，並無電鍍處理，所以很難吃錫。

▲▼ QFN 的側面焊腳為導線架(lead frame)的切斷面，並無墊鍍層。

QFN 吃錫標準

在 IPC-A-610D, Section 8.2.13 Plastic Quad Flat Pack No Leads (PQFN) 的規範中，並未定義 QFN 側邊吃錫一定要有平滑的凹形曲線。

There are some package configurations that have no toe exposed or do not have a continuous solderable surface on the exposed toe on the exterior of the package and a toe fillet will not form.

事實上 QFN 真正的吃錫部份應該是在底部邊框的焊腳與正底部的散熱片，底部焊腳有點像 BGA，所以應該可以參考 IPC-A-610D, Section 8.2.12 Plastic BGA 的標準。

▼ QFN側邊焊腳吃錫不好，但電氣特性仍然良好。

▼ QFN側邊焊腳吃錫良好。
      

QFN 焊錫性檢查及測試

就如同 BGA 的焊錫檢查標準，目前 QFN 的焊錫檢查除了用電測 (In-Circuit-Test 、 Function Test) 來偵測其功能之外，一般也會佐以光學儀器或 X-ray 來檢查焊錫的開、短路不良現象。老實說 X-Ray 的等級不夠好的話，還真的不是很容易檢查出來 QFN 的焊錫問題。如果無論如何還是找出焊錫性的問題，最後只好使用切片(Micro-section)或 滲透染紅試驗(Red Dye Penetration Test)等破壞性實驗來檢查。

▼這張圖片來自網路，使用 X-Ray 檢查 QFN 焊錫。

▼這張圖片來自網路，使用 X-Ray 檢查 QFN 焊錫，疑似焊接不良。
 

QFN 空焊的可能解決方法

QFN 空焊時應該先澄清是否為零件氧化問題，可以把零件拿去作一下沾錫性實驗以作確認，再來要判斷是否有固定焊腳空焊，一般接地腳比較容易產生空焊，可以考慮變更電路板的佈線設計，在電路板的線路(trace)上增加熱阻以減少焊腳直接接地的面積，這樣可以延緩熱量散失的速度。

也可以試著調整爐溫(reflow profile)，或改為斜升式迴流焊曲線(slumping type)以減少錫膏在預熱時吸收過多的熱量。

曾經發現 QFN 底部中間的接地焊墊上的錫膏印刷過多，過迴流焊時造成零件浮起的空焊，另外也要留意將 QFN 底部中間的接地焊墊印刷成「田」字型會比整片印刷要來得好，過迴流焊時也較不會因錫膏全部熔融成一團而造成零件浮動的情形。

另外電路板的焊墊上盡量不要有通孔(vias)，中間散熱接地墊上的通孔(vias)也要盡量塞孔，否則容易影響焊錫量及氣泡的產生，嚴重的還可能導至焊接不良。

▲ 通孔(vias)塞孔

加「氮氣」是否可以有效增加 QFN 的良率？我只能說見仁見智，氮氣是可以防止零件氧化，但能否焊上 QFN 的側面焊腳，還是有待觀察，況且加氮氣會增加成本，還是擺在最後再考慮就好了。

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以上是個人對 QFN 的瞭解與看法，如有不同意見、看法，歡迎留言討論…

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Flip lock connector (right angle)掀蓋式軟板聯接器

 

【掀蓋式軟板聯接器(Flip Lock connector)】(有的公司叫 Right Angle connector)真的比一般插入式的ZIF聯接器容易組裝的多，也比較節省組裝工時，尤其是接到接腳較多的軟排線(FPC)時，但品質問題卻也特別多，因為常常會發生【活動蓋(Actuator)】斷裂的問題，有的是活動蓋的樞軸(pivot)斷裂，比較嚴重的還有整片活動掀蓋破裂；有的則是連接器機殼(housing)本身承受活動蓋樞軸的地方斷裂…等，總之就是很多問題。

↑連接器機殼(housing)本身承受活動蓋樞軸的地方斷裂

為了避免這類問題造成後續生產時的不穩定品質，後來公司有一陣子禁用這種【掀蓋式軟板聯接器】，以避免不碧要得品質問題。近來隨著科技的進步，再加上現在的顯示器(display)的軟排線接腳數也越來越多，傳統的 ZIF (Zero Insertion Force) connector 越來越難符合其要求，另外，軟排線也越來越精細，在插入軟排線的過程中，一不小心就損壞昂貴的顯示器排線，所以最近又開始考慮這種【掀蓋式軟板聯接器】。

 

經與【聯接器】廠商聯絡之後，較新一代的【掀蓋式軟板聯接器】已經設計到讓每個金屬接觸端子(terminal)都可以勾住掀蓋活動片了，如此一來，大大降低了原本活動蓋樞軸(pivot)及機殼(housing)斷裂的風險，有需要得可以參考一下。

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聯接器上給SMT用的帽蓋(Connector cap)

公司的產品用到很多的Connector(聯接器)，可是前一陣子有個 Connector 出了問題，不良現象是 Connector 經過 Reflow(回流焊)之後接觸彈片會變形，FPCB(軟排線)插入後產生接觸不良。

探究其原因後發現，原來是Connector廠商在Connector的內側金屬接觸彈片端(Contact pin)中間塞了一個 cap(塑膠蓋子)，這個蓋子是給 SMT 的 PIck and Place (貼焊機)的Nozzle(吸嘴)用的，熱脹冷縮的作用，經過 Reflow 的時候，這個 Cap 會擠壓金屬彈片並造成其永久變形，使得金屬彈片位在同一平面上，嚴重的就造成接觸不良，輕微的就變成intermittent(時好時壞)，這種intermittent現象是品質管控上的一大殺手。

後來解決方法是改變塑膠蓋子(Connector cap)為 Mylar(麥拉片)貼片，但是 Connector 廠商用人工貼 Mylar，雖然變形的問題解決了，但是有些 Mylar 貼偏了反而影響到 SMT 打件，後來還是改回塑膠的蓋子，但把原本插在Connector內側的部份改成夾外側的方式，到目前為止，試產超過1,000台並沒有再發現類似的不良。

一般市面上的 Cnnector 大多使用金屬蓋子，塑膠蓋子應該較少見到，塑膠蓋子要開塑膠的射出模具，而金屬蓋子則是沖壓的模具，量產夠大的話，塑膠蓋子應該會比較省錢。

▼一開始的 connector 把 塑膠蓋子(cap) 塞到了 connector 的接觸彈片內側。

▼塑膠蓋子塞到connector內側，加熱後金屬彈片容易局部變形。

▼變更為Mylar貼片，但太小吸不住，太大又影響SMT取件。

▼最後變更回塑膠蓋子 (cap)，但改為夾外側，避免直接接觸金屬彈片。

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防靜電腳環也可以穿得這麼Lady

有進過電子工廠的人應該都知道電子廠最怕靜電破壞產品了，所以一般的電子廠員工都一定要穿防靜電鞋，但是一般的職員可能不是那麼經常進出廠房，一般都是穿著普通鞋子，等到要進產現的時候才穿上所謂的『防靜電腳環(ESD Heel Grounder)』。

就我所知道的，防靜電腳環都套在鞋跟上的，可是如果是穿高跟鞋的女生怎麼半呢？不是平常就穿平底鞋就是等到要進產現的時候再換一雙防靜電鞋，我這次還是第一次看到有這麼貼心的設計，專門給穿高跟鞋的女生用的防靜電腳環，愛漂亮的女生，就算要進電子廠產線也可以穿上美美的高跟鞋了。

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防塵鞋套的另類穿法
進出電子組裝廠安檢門

防塵鞋套的另類穿法

現代的電子製造工廠一般都會要求員工穿著「防靜電衣」及「防靜電鞋」，以避靜電破壞電子產品，對於較少進入產線的同仁或是訪客則會給予『拋棄式不織布防塵防塵鞋套(CPE shoe cover)』，這種鞋套不僅可以防止訪客的鞋子帶入過多的塵土到產線上，也可以初步的防止靜電對電子產品所可能產生的破壞。

我的經驗，穿這種鞋套的時候，我常常會不小心的自己踩到自己的鞋套，造成鞋套破損，致鞋套失去功用；更甚者，有時候還會引起浪嗆，差點跌倒，有時會引起哄堂大笑，有時又好佳在沒有跌倒。

這裡提供一個個人的經驗，可以有效降低這種踩到自己鞋套的風險，把「防塵鞋套」反穿，這樣可以讓原本突出於鞋套最前端及最尾端的角角縮到裡面，

正常的鞋套穿法，鞋套的前後端都會有一個角角跑出來。	把鞋套反穿後，可以讓鞋套的角角縮在鞋套內側。

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